表面筋電図（EMG）センサーは、下肢の筋肉からのリアルタイムの電気信号を捉えることで履物素材を評価します。これにより、動きに必要な生理学的な労力を定量化します。特定の筋肉群にセンサーを取り付けることで、研究者は筋活動レベルを客観的に測定し、硬い素材が代謝負荷を増加させ、早期の疲労につながるかどうかを判断できます。
EMG技術は、「靴の快適さ」という主観的な概念を、客観的で実行可能なデータに変換し、素材の硬さがパフォーマンスの安定性と筋肉の疲労とのトレードオフに正確にどのように影響するかを明らかにします。
生理学的信号の取得
主要な筋肉群のターゲット設定
履物を正確に評価するために、センサーは安定性と推進力を制御する下肢の主要な筋肉に配置されます。
分析の主なターゲットは、前脛骨筋（すね）と腓腹筋内側頭（ふくらはぎ）です。より広範なアプリケーションでは、外側安定性を評価するために長腓骨筋も監視されます。
活動強度の測定
センサーは、筋肉が収縮するたびに発生する電気活動を記録します。
より強い電気信号は、より高い筋活動と相関します。特定の履物素材が標準的な動き中にこれらの信号を急増させる場合、筋肉がバランスを維持したり力を生成したりするために一生懸命働いていることを示します。
リアルタイムデータ収集
最新のワイヤレスEMGシステムにより、アクティブな動き中のこれらの信号のキャプチャが可能になります。
これにより、足が地面に当たる前に筋肉が衝撃にどのように備えるかを示す事前活動パターンが明らかになります。このリアルタイムループは、足が靴と動的に相互作用する方法を理解するために重要であり、静的にではありません。
素材の硬さとデザインの分析
高い剛性のコスト
カーボンファイバーインソールのような硬い素材は、エネルギーリターンとパフォーマンスを向上させるためにしばしば使用されます。
しかし、EMGデータはしばしば、このパフォーマンスの向上には生理学的なコストがかかることを明らかにしています。高い剛性を持つ素材は、特定の筋肉への活動負荷を増加させることが多く、より柔軟な代替品と比較して疲労の発生が早くなります。
履き口の硬さとサポートの評価
インソールを超えて、EMGはハイカットシューズの履き口のような構造要素の影響を評価します。
履き口の硬さに関するデータは、研究者が足首のサポートがどの程度有益であるかを特定するのに役立ちます。目標は、素材が不必要な筋肉の事前活動を引き起こしたり、自然な動きを制限したりすることなく保護を提供する「スイートスポット」を見つけることです。
トレードオフの理解
パフォーマンス対疲労
「完璧な」素材はめったにありません。特定の活動に最適な妥協点があるだけです。
EMG分析は、パフォーマンス機能と筋肉の負荷の間の直接的な関連性を明らかにします。硬い素材は足を安定させるかもしれませんが、その硬さに抵抗するために必要な筋活動の増加は、全体的な持久力を低下させる可能性があります。
安定性対生理学的自由
過度のサポートは、サポートの欠如と同じくらい有害になる可能性があります。
素材が足を過度に制限すると、下腿の筋肉は通常の歩行パターンを達成するために過剰に補償する必要があります。この過剰な補償は、EMGで高い信号振幅として現れ、早期の筋疲労の明確な前兆となります。
目標に合わせた適切な選択
EMGデータを活用することで、デザイナーやエンジニアは推測を超えて、特定の成果に合わせて履物を最適化できます。
- 主な焦点が最高のパフォーマンスの場合：カーボンファイバーのような高い剛性を持つ素材を優先してエネルギーリターンを最大化し、長時間の活動では筋活動と疲労が増加する可能性があることを受け入れます。
- 主な焦点が持久力と快適性の場合：より低いEMG信号振幅を示す素材を選択し、靴が必要な保護を提供しながら、着用者に余分な生理学的な負荷をかけないようにします。
EMG分析は、構造サポートと生物学的効率のバランスをとるために必要な決定的な証拠を提供します。
概要表：
| 特徴 | 評価方法 | 影響/トレードオフ |
|---|---|---|
| 筋肉群 | 前脛骨筋、腓腹筋にセンサーを装着 | 安定性と推進力の労力を定量化 |
| 素材の硬さ | EMGが活動レベルを測定 | 硬い素材はパフォーマンス対疲労を増加させる |
| 履き口の硬さ | EMGが事前活動を測定 | 足首のサポートと自然な動きのバランスをとる |
| 全体的な目標 | リアルタイムデータ分析 | 最高のパフォーマンスまたは持久力のために履物を最適化する |
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参考文献
- Myeonghoon Ko, Shuping Xiong. Acute Effects of Carbon Fiber Insole on Three Aspects of Sports Performance, Lower Extremity Muscle Activity, and Subjective Comfort. DOI: 10.3390/s23042154
この記事は、以下の技術情報にも基づいています 3515 ナレッジベース .
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